３２ 开发应用 浅谈煤系地层穿层巷道施工管棚配合钎杆作为超前支护的应用 ——以西一井一采区进、回风斜井穿层巷道施工为例 石滔昌 （贵州Ｉ盘江马依煤业有限公司，贵州盘县５５ ３５ ０７） 摘要：煤系地层穿层巷道施工先天地质条件复杂，如何安全、高效施工，对于建设本质安全型、安全高效型矿井以及对提 升矿井管理水平都具有十分重要的意义。 关键词：煤系地层穿层巷道；管棚钎杆；超前支护应用 Ｄ０Ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉ ｓｓｎ．１６７１—６３９６．２０１２．０３．０１５ １ 工程概况 贵州盘江马依煤业有限公司西一井一采区回风斜井设 计长度６９７．３ｍ，坡度．２０。，掘进断面１９．５ｍ２；一采区进风斜 井设计长度６６０．５２ｍ，坡度．２０。，掘进断面１６．２ｍ ，巷道服 务年限５０年，巷道均布置在煤系地层内，需穿过的地层有 第四系表土层，厚度８～１２ｍ，二叠系上统龙潭组，厚度约 ２６５ｍ，主要以粉砂岩、细砂岩、泥岩和煤层组成，巷道共 需穿过３ 、５ 、７ 、９ 、１２ 、１７ 、１９ 和２６ 煤层。巷道的支 护方式为：锚网喷＋格栅拱（或Ｕ型棚）喷。 ２存在问题分析、对策 一采区进、回风斜井，于２０１１年４月开工建设，从明 槽的开挖至井下的施工均处于松散、破碎、软弱及风化膨胀 性砂岩、泥夹岩，其施工时表现出软岩的可塑性和流变性， 经常出现漏顶、垮帮、施工进度缓慢、投资加大及施工不安 全等不利因素。 ２．１漏顶、垮帮 两巷在Ｋ０＋０ｍ￣Ｋ０＋１２０ｍ范围内出现多次漏顶或垮 帮，其中漏顶最大高度为５．３ｍ，宽度为２．５ｍ；施工进度缓 慢，在未采取有效措施前为２０￣２５ｍ／月，且安全得不到保 障。通过分析此巷道地质条件极为复杂软岩施工，对于此类 巷道施工管理的核心就是及时支护，其重点是初次支护的强 度必须满足抵抗围岩变形的要求。 ２．２采用超前管棚作为及时支护和超前支护 从Ｋ０＋１２０ｍ开始增加超前管棚施工工序，在格栅拱（或 ｕ型棚）喷浆前施工超前短管棚，管棚搭接在格栅拱或ｕ型 棚上，采用风钻施工孔径６４ｍｍ，长度３０００ｍｍ钻孔，将直 径５４ｒａｍ、壁厚４．５ｍｍ、长度２２００ｍｍ的热扎无缝钢管，插 入风钻施工的孔内，管棚间距为３００￣５００ｍｍ，管棚外露于 格栅拱或ｕ型棚大于２００ｍｍ，然后喷浆将管棚固定，超前 管棚前端预留３００￣５００ｍｍ的超前距，以便将循环管棚之间 搭接。 ２．３超前钎杆替代超前管棚 在采取超前管棚过程中，由于工作面前方地质体破碎等 因素的影响，在施工钻孔时，时常出现退钻后钻孔塌孔，管 棚很难埋设于钻孔内，即使采取敲击等方法也很难将管棚埋 设好，塌孔浪费大量的施工时间及材料，为解决塌孔带来的 不利影响，在施工管棚孔时采用３０００ｍｍ的钎杆施工，施工 到位后不再将钎杆拔出，直接喷浆固定将其作为超前支护。 ３管棚或钎杆超前支护实施后的效果分析、总结 实践证明，使用超前管棚或钎杆是保证一采区进、回风 斜井掘进工作面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施，在一 采区进、回风斜井施工中穿越破碎带、煤层、松散带、软弱 地层施工的进度加快，在安全施工中发挥了重要作用。 （１）安全得到了保障，采取上述措施后杜绝了漏顶、 垮帮等事故的发生。 （２）超前钎杆的使用解决了塌孔后管棚难于埋设的问题。 （３）采取以上措施后施工进度大幅提高，施工进度由 ２０￣２５ｍ／月提升至５０￣７０ｍ／月，施工进度的加快缩短了矿 井建设工期，为矿井早日投产提供有力的保障措施。 ４管棚配合钎杆作为超前支护实施建议 （１）在巷道轮廓线外施工单层或多层超前支护的方式 对开挖前方实现超前支护。 （２）在煤矿井巷工程煤系地层施工中使用管棚或钎杆 作为超前支护过程中，可以根据实际的地质情况增大或缩小 管棚（或钎杆）间距、增大或缩小管棚直径。 （３）也可以向预埋的管棚内注浆。在热扎无缝钢管前 端２００￣４００ｍｍ范围内施工钻孔，随后注浆，注浆的目的是 注浆材料通过管道注入裂隙，充满裂隙和管棚以增加工作面 和管棚的强度，其机理是依靠浆液压力，将破碎围岩或黏土 层压裂成缝用浆液充填、固络通过压密作用达到加固的作用。 ５结语 超前支是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行 掘进的新技术。而管棚、钎杆法作为煤矿井巷施工的一种辅 助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层 和涌水、涌砂层发挥了重要作用。由于预埋超前管棚做顶板 及侧壁支撑。为煤矿井工开采巷道施工后续开挖奠定了坚实 的基础，且施工快、安全性高、工期短、节约投资，是在煤 系地层施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。通过一 采区进、回风斜井管棚、钎杆超前支，有效解决了施工 期间经常性漏顶、垮帮、施工进度慢等施工难题。 （下转第２９页） 中国西部科技２０１２年０３月第１１卷第０３期总第２７２期 至李家变线路的阻抗产生的衰减作用削弱对电网及电源的 冲击破坏已小于拆出的变电站对电源的冲击破坏作用。甚至 不考虑输电线路长短和距电源的远近。笔者认为：先拆出延 因也是使先后两次投入时，都能尽量减小冲击破坏。 ２９ （４）如果李家变、张家变或延家变为双电源或三侧都有 电源时，投入时应先投入容量、负荷最大的一侧，再投入较 小的一侧，最后环网时投入最小的那个变电站，目的是使每 次投入时，容量、负荷尽量最小化，使换路过电压、过电流 家变，减小电网容量，再比较两侧电源的容量大小而决定， 仍然是先拆出容量小的变电站，即不一定是最后拆张家变。 而且，李家变还应不拆出运行，除非，张家变母线上或线路 侧刀闸上有检修工作，才一定要断开李家变与输电线路的断 路器不可。 及高次谐波对电网造成的伤害减到最小。 当然，根据变电站的产权和重要性不同而应分当别论。 比如，用户与电网变电站，按电网优先则先考虑电网变电站 的伤害应最小化，若从枢纽站、穿越站、末梢站的重要性来 延家变与李家变容量不同，所带负荷相近，则先拆出容 量小的，再拆容量大的，理由还是因容量小产生的过电压、 考虑，则应先保枢纽站，末梢站放在最后。 过电流和高次谐波的破坏作用较小；延家变与李家变容量不 严格意义上，事故处理，保护整定、配置与上述原则相 同，所带负荷也不同，则必须先拆出容量小的，理由与上相 同，本文不一一探讨。 同。还有一点就是，大负荷拆出时对小负荷变电站产生的破 如果李家变、张家变和延家变侧重要性和产权区别不大 坏作用大于小负荷变电站拆出时对大负荷变电站拆出时的 时，应尽量一视同仁，不偏不倚。 破坏作用。 根据目前国网公司“一保客户满意，二保放心”的 如果出于自身利益的考虑，先保电网，电网优先的原则， 服务理念，我们应先考虑客户利益，客户优先，先保证不能 那么就应该先拆出对电网冲击破坏小的变电站，用户属于个 由于电网操作而伤害客户设备。 别电气元件。应符合容量、负荷、线路阻抗等所有因素而定 ３结语 拆出顺序，则应根据先保电网的指导思想。如果三侧都是电 总而言之，作为一名合格的调度员，在发布调度指令时， 网变电站，那么，确定拆出顺序的原则又同于前面的论述。 应具体问题具体分析对待，灵活应用，理论实际相结合确定 一般情况下，如果张家变为电源侧，且单电源，那么不 最佳操作顺序，切忌死搬硬套，墨守成规，更不可随心所欲。 应该直接拆出张家变，这不仅仅是出于遮断容量和该断路器 当然，一般电网设备变化稍慢，但负荷变化则较快，潮流分 的动稳定性、热稳定性等的考虑。更为主要的是直接断开张 布也变化莫测。这就要求调度人员根据实际情况，把握总的 家变的上网断路器时，断开容量最大，对三个变同时都产生 不变的原则，尽最大努力保证电网、客户设备的安全稳定性， 了最大的过电压、过电流和高次谐波、冲击破坏作用最大化。 对国家、对企业、对客户负责。停送电操作顺序，对电网安 对于投入运行时，做如下讨论： 全性、稳定性、对电气设备的绝缘性能，使用寿命都有重大 （１）如果李家变和延家变同容量，同负荷，则应先投入 的影响，确定操作顺序时，调度员应慎重对待，在变化中寻 延家变，因为未投李家变时电网容量小，投入延家变时产生 求不变，确定最佳操作顺序，下达完美指令。 的过电压、过电流及高次谐波对电网及电源的损害最小。再 投入李家变时，虽然，电网总容量与先投入李家变再投入延 参考文献： 家变时的相同，但此时因李家变距电源侧张家变远，线路阻 ［１］王宏亮，杨钊．浅谈５００ｋＶ变电站停送电操作过程中刀闸的操作顺序 抗大于延家变至张家变的阻抗，所以，先投入延家变，再投 ［Ｊ］．山东电力技术，２００８，０５． 入李家变的次序能使对电网的伤害降到最低。 ［２］宋太忠．力口强调度管理保证电网安全经济运行［Ｊ］ｌ时代经贸，２００７：８０． （２）如果李家变和延家变的容量不同，负荷相同，则先 ［３］石俊杰等．电网调度自动化专业综述［Ｊ］．电力系统自动化，２００４，８． 投入容量较大的，再投入容量小的时，对电网的冲击小，产 生的过电压、过电流和非正弦量较小，对电网的伤害也小。 Ｉ作者简介ｌ延峰（１９７６．），女，陕西绥德籍，大学本科，高 （３）如果李家变和延家变的负荷不同，容量相同，则投 级技师，研究方向为电力系统调度自动化。 入时，先投入负荷大的变电站，再投入负荷小的变电站，原 （上接第３２页） 参考文献： ［３］王有杰，张小鸣．破碎顶板巷道超前支护的实践与认识［ＤＢ／ＯＬ］．安全 ［１］吴焕通，槎勇军．隧道施］ｌ＿及组织管理指南［Ｍ］．人民交通出版社 管理网安全技术． ２００５，１． ［２］孙玉成．用缝管式锚杆做超前支护通过地质构造带［Ｊ］．建井技术 Ｉ作者简介】石滔昌（１９８０一），男，贵州盘江马依煤业有限公 ２００３，０６． 司项目负责人、调度组长。
